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工程力学习题答案

4-19 起重构架如题4-19图所示,尺寸单位为mm。

滑轮直径d=200mm,钢丝绳的倾斜部分平行于杆BE。

吊起的载荷W=10 kN,800300EB的约束力。

、其它重量不计,求固定铰链支座A ACDW600B解:(1) 研究整体,受力分析,画出受力图(平面任意力系);y800300EF A CAxDF A yW 600WxF BBxF B y(2) 选坐标系Bxy,列出平衡方程;?M(F)?0: F?600?W?1200?0AxB20 kNF?Ax?F?0:?F?F?0BxAxx20 kNF?Bx?0?W?0:?FF??F ByAyy;)平面任意力系(杆,受力分析,画出受力图ACD研究(3)F CC FA Ax F DxDFF A yD yD点为矩心,列出平衡方程;(4) 选?0?F?100: F?800?(MF)?0CDAy1.25 kNF?Ay代入到前面的平衡方程;将FAy(5) 11.25 kN?FF??W AyBy约束力的方向如图所示。

杆上有一插销DE图所示。

DE三杆连接如题4-204-20 AB、AC、F端有一铅垂力的EDEF套在AC杆的导槽内。

求在水平杆AF,所有BC=DEAD=DB,DF=FE,杆上所受的力。

设作用时,AB FED杆重均不计。

o45CB点的约B整体受力分析,根据三力平衡汇交定理,可知(1) 解:方向;BC束力一定沿着.(2) 研究DFE杆,受力分析,画出受力图(平面任意力系);FFo FE45DF DxF D yB点为矩心,列出平衡方程;点和B(3) 分别选F?0DE??F? ?0:?F?EF(MF)DyF F?F Dy?0??DBMF?F?ED?0(F)?: DxB F2F?Dx );(研究ADB杆,受力分析,画出受力图平面任意力系(4)yAxF AxF A yD'F Dx 'F D yF BB(5) 选坐标系Axy,列出平衡方程;?'0?F??ABAD?0)(MF?:FBADx F F?B.?'?0: ?F?F?F?F0DxAxBx FF?Ax?'?0: ?F?F?0F DyyAy F?FAy约束力的方向如图所示。

.5-4 一重量W=1000 N的匀质薄板用止推轴承A、径向轴承B和绳索CE支持在水平面上,可以绕水平轴AB转动,今在板上zb=4 ,a=3 mM作用一力偶,其力偶矩为,并设薄板平衡。

已知Eh约束力。

Am,试求绳子的拉力和轴承、Bh=5 m,m,M=2000 N D yAMbB Cax受力分析,画出受力图(空间任意力系解:(1) );研究匀质薄板,zEh F AzF DA yyA F AxbM FF BzCW BF B yC ax(2) 选坐标系Axyz,列出平衡方程;?M(F)?0: M?F?4?0Byz500 NF?By a2?0???Fa0: ?W?M(F)?Cx22 F?707 N Cb2?0??b?bW??FM(F)?0: ?F?CBzy22F?0Bz2???0?W?FFF?0: ?F CzBzAz2 F?500 N Az 24????0??0: FFF CAxx25 F?400 N Ax 23?F?0: ?F?F??0?F?CByyAy52 F?800 N Ay约束力的方向如图所示。

5-5 作用于半径为120 mm的齿轮上的啮合力F推动皮带绕水平轴AB作匀速转动。

已知皮带紧边拉力为200 N,松边拉力为100 N,尺寸如题5-5图所示。

试求力F的大小以及轴承A、B的约束力。

(尺寸单位mm)。

100NF200N160Bo20DCA100150100解: (1) 研究整体,受力分析,画出受力图(空间任意力系);100NF200N16F B y2ByDA yBxCAFzAx100150x100,列出平衡方程;选坐标系Axyz(2)???o0??200?cos20: ?F100?120?80FM()?0z70.9 N?F ???o0???F200?100350?F(MF)?0: ?sin20250?100?Byx207 N?F By?o0??350?100?F?M(F)0: ?Fcos20Bxy19 N?F Bx?o0F?cos20: ?F?F??F0AxBxx47.6 NF?Ax???o0?200??Fsin?F 0?F:?F20?100ByyAy68.8 N F?Ay约束力的方向如图所示。

5-6 某传动轴以A、B两轴承支承,圆柱直齿轮的节圆直径d=17.3?=20o。

在法兰盘上作用一力偶矩M=1030 N,压力角?m的cm z11.222z力偶,如轮轴自重和摩擦不计,求传动轴匀速转动时的啮BAMCcm图中尺寸单位为F及轴承的约束力xEyE M dxD2FFo20解: (1) 研究整体,受力分析,画出受力图(空间任意力系);zz11.222F B z FF B z F A z BA zAMF AxCE x yE M FF dAx BxF xBx o D 20FFo20,列出平衡方程;Axyz选坐标系(2)d?o?Mcos20??0)M(F?0: F y2 F?12.67 kN?o M0?33.2?22Fsin20??F?(F)0: xBz2.87 kN?F Bz?o?22?F?33.2?00M(F)?: Fcos20BxzF?7.89 kN Bx?o?F?0?: FFcos200?F BxxAx4.02 kNF?Ax?o?FF?Fsin200?F 0?:?BzzAz F?1.46 kN Az约束力的方向如图所示。

.6-9 已知物体重W=100 N,斜面倾角为30o(题6-9图a,tan30o=0.577),物块与斜面间摩擦因数为fs=0.38,f's=0.37,求物块与斜面间的摩擦力?并问物体在斜面上是静止、下滑还是上滑?如果使物块沿斜面向上运动,求施加于物块并与斜面平行的力F至少应为多大?FW W ??(b)(a)并和主动力合力作用线与接触面法向夹角(1) 确定摩擦角,解:相比较;o??0.57730??tg?f0.38tg?tg sfo??20.8??f?W?? f判断物体的状态,求摩擦力:物体下滑,物体与斜面的(2)动滑动摩擦力为'?32 N?Wf'F??cos s物体有向上滑动趋势,且静滑动摩擦力达到最大时,全(3)约束力与接触面法向夹角等于摩擦角;??+f FFFWRR?W?? f F?F;(4) 画封闭的力三角形,求力FW??????????sin f82.9 NF??W??o??90sin f又置于水B上,o????sin?sin90ffB500 N的物体A置于重400 N的物体6-10 重上如题图所示。

已知fAB=0.3,fBC=0.2平面C,今在A上作F先力逐渐加大时,是。

问当FA用一与水平面成30o的力F B o30A,情况又物体重为200 NB动呢?还是A、B一起滑动?如果C如何?解:(1) 确定A、B和B、C间的摩擦角:(2) 当A、B间的静滑动摩擦力达到最大o?16.7f??arctg AB1f o?11.3?arctg?f BCf2时,画物体A的受力图和封闭力三角形;F1F o301 A o30WF A 1R W A F? 1R1f?1fWF A1????ooo?sin30??sin90180?1f1f?sin1f209 NW???F???A1o??60sin1f BA与B、C间的静滑动摩擦力达到最大时,画物体(3) 当的受力图和封闭力三角形;F 2F o230Ao30B FW 2R A+B C ?2f WF A+B 2R?2fWF B?A2????ooo?sin3018090sin???2f2f?sin2f234 NW????F??B?2Ao??60sin2f F2;比较(4) F1和FF21先滑动;A物体.(4) 如果WB=200 N,则WA+B=700 N,再求F2;?sin f2?W?183 N F???B?2A o??sin602f FF21物体A和B一起滑动;6-11 均质梯长为l,重为P,B端靠在光滑铅直墙上,如图所示,?=?,求平衡时已知梯与地面的静摩擦因数fsADB B?F f B llC CP P??minA A?F f R点静滑动摩擦力达到最大时,画受力解:AAB(1) 研究杆,当;点约束力用全约束力表示图(A) 三力汇交在FR、、P由三力平衡汇交定理可知,FBD点;??的几何关系;f和min找出(2) l???costan?lsin??minfmin211???tan min?2tan2f sAf1??arctan?min f2sA?角的范围;得出(3)1o?arctan?90?f2sA。

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